一种高安全性自加热聚合物锂离子二次电池制造技术

本实用新型专利技术涉及一种高安全性自加热聚合物锂离子二次电池，由N组电芯极组层叠后在最外层电芯极组外面依次层叠一层聚酰亚胺微孔膜片、导热金属箔片、PTC发热膜片构成电池芯，电池芯外侧包覆外壳；电芯极组包括正极片、负极片、聚偏氟乙烯（PVDF)涂层隔膜纸，组合方式由上到下依次为正极片、聚偏氟乙烯（PVDF)涂层隔膜纸、负极片、聚偏氟乙烯（PVDF)涂层隔膜纸，低温环境下电池充电时，外部电路导通，PTC发热膜片对电池内部加热，电池将电池内部加热到15℃左右，防止电池在低温环境下充电析锂，延长了电池的使用寿命。

A high safety self heating polymer lithium ion two battery

The utility model relates to a self heating high safety polymer lithium ion secondary battery two, by the N group of electric core pole group are stacked in the outermost layer of the electric core pole group outside sequentially a layer of polyimide microporous diaphragm, the conductive metal foil, PTC heating film form a battery core, battery core outer covering of electric core pole group; including an anode plate and a cathode plate, polyvinylidene fluoride (PVDF) membrane coated paper, combination from top to bottom in turn positive plate, polyvinylidene fluoride (PVDF) coated separator paper, cathode, polyvinylidene fluoride (PVDF) membrane coated paper, low temperature battery, external circuit through PTC, the heating film heating of the internal battery, the battery will internal battery heating to 15 DEG C, to prevent the battery charging in the low temperature environment of lithium, prolong the service life of the battery.

【技术实现步骤摘要】
一种高安全性自加热聚合物锂离子二次电池
本技术涉及一种锂离子二次电池，特别涉及一种高安全性自加热聚合物锂离子二次电池。
技术介绍
近年来，锂离子电池由于工作电压高、能量密度大、无记忆效应、循环寿命长、无污染等优点，已越来越广泛地应用于消费、动力、储能及特种电池中，逐步取代了传统的可充电电池成为电池领域的主要产品。随着市场的拓展，寒带地区对锂离子电池的需求也越来越大，如防寒鞋服、寒带通讯设备电源、寒带科考仪器电源、寒带民用、寒带急救抢险备用电源及寒带电动机车电源等市场均有很大的需求。在寒带环境下，要求电池在-40℃～-55℃仍能正常工作，但在低温环境下，常规锂离子电池有难以逾越的缺陷。中国专利公告号为CN2842759Y公开了一种胶体电解质聚合物锂离子电池，由电池芯、电解质和外壳组成,电池芯包括正极片、负极片和隔膜，正极片、隔膜和负极片依次连续叠放,正极片的片数/负极片的片数为N片，电解质为凝胶态电解质，这种锂离子电池存在一些缺陷，主要体现在：1)低温放电性能差，常规放电温度范围为-20℃～+55℃，在低于-20℃时无法放电或放电时间短；2)低温放电倍率小，通常仅适用于低温-20℃以上的0.2C以下电流的连续放电，无法满足设备低温工作时的所需的高功率要求；3)低温无非充电或低温充电后析锂，低温充电后造成循环寿命极差；4)在高温65℃以上充、放电时，电池气胀，造成电池失效或形成安全问题；5)电池内阻大，例如10Ah电池1KHz交流阻抗通常在3mΩ以上；放电倍率小，通常适合于常温3C以下电流的连续放电，无法满足高功率设备工作时的所需的功率要求；电池大电流充、放电条件下，温升较高，严重影响电池的循环寿命；6)满电态针刺、挤压、热滥用的情况下容易起火、冒烟形成安全问题；7)外部电路失效等造成电池过热时，易起火、冒烟形成安全问题；8)采用外部加热，PACK结构复杂，加热速度慢，效率低，温度分布均匀性差。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有技术所存在的缺陷，提供一种高安全性自加热聚合物锂离子二次电池。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案是：一种高安全性自加热聚合物锂离子二次电池，由N组电芯极组层叠后在最外层电芯极组外面依次层叠一层聚酰亚胺微孔膜片、导热金属箔片、PTC发热膜片构成电池芯，电池芯外侧包覆外壳；电芯极组包括正极片、负极片、聚偏氟乙烯(PVDF)涂层隔膜纸，组合方式由上到下依次为正极片、聚偏氟乙烯(PVDF)涂层隔膜纸、负极片。上述的一种高安全性自加热聚合物锂离子二次电池，所述聚偏氟乙烯(PVDF)涂层隔膜纸的截面呈带齿的波浪形，正极片和负极片位于聚偏氟乙烯(PVDF)涂层隔膜纸的两侧。上述的一种高安全性自加热聚合物锂离子二次电池，所述外壳内注入电解液，经热聚合使电解液形成胶体电解质，电池芯内负极片、正极片粘贴于聚偏氟乙烯(PVDF)涂层隔膜纸两侧，电池芯形成非液态的聚合物电芯。上述的一种高安全性自加热聚合物锂离子二次电池，所述聚酰亚胺微孔膜片将聚偏氟乙烯(PVDF)涂层隔膜纸与导热金属箔片隔开。上述的一种高安全性自加热聚合物锂离子二次电池，所述聚酰亚胺微孔膜片厚度为0.01mm—0.3mm，孔隙率为30％—65％，孔径是0.02um—0.2um。上述的一种高安全性自加热聚合物锂离子二次电池，所述导热金属箔片厚度为0.03mm—0.2mm的高导热率金属。上述的一种高安全性自加热聚合物锂离子二次电池，所述导热金属箔片为铜、镍、铝。上述的一种高安全性自加热聚合物锂离子二次电池，所述PTC发热膜片的负极耳焊接在一起，构成电池芯的负极耳，N组电芯极组层叠后正极片的极耳焊接在一起构成电池芯的正极耳，PTC发热膜片的正极焊接极耳后形成PTC发热膜片的正极耳。本技术的有益效果为：本技术的电池芯由正极片、负极片、聚偏氟乙烯(PVDF)涂层隔膜纸、胶体电解质、聚酰亚胺微孔膜片、导热金属箔片、PTC发热膜片及外壳组成。凝胶态聚合物电池芯由负极片、聚偏氟乙烯(PVDF)涂层隔膜纸、正极片层叠，注液后热聚合而成，电池芯形成非液态的聚合物电芯，改善电池的安全性能；在N组电芯极组层叠后在最外层电芯极外面依次层叠一层聚酰亚胺微孔膜片、导热金属箔片、PTC发热膜片；PTC发热膜片正极耳与外部负载形成通路或与电池正极耳导通时，PTC发热膜片发热，通过导热金属箔片将热量均匀的传递给电池内部，低温环境下，将电池内部加热到15℃左右，保证锂离子电池在-40℃以下环境使用的活性，聚酰亚胺微孔膜片将聚偏氟乙烯(PVDF)涂层隔膜纸与导热金属箔片隔开，保证电池的安全性，当电池内部温度上升到35℃左右时，PTC发热膜片PTC效应显现，其发热量顺速减小，保证了电池的安全性和低温环境下使用的可靠性，同时由于采用PTC发热膜片对电池内部加热，其加热效率高，能耗损失小，安全可靠。低温环境下电池充电时，外部电路导通，PTC发热膜片对电池内部加热，电池将电池内部加热到15℃左右，防止电池在低温环境下充电析锂，延长了电池的使用寿命。附图说明图1为本技术的示意图；图2为本技术电池芯的示意图；图3为本技术电芯极组的示意图；图4为本技术自加热原理示意图。具体实施方式如图1至图4所示，一种高安全性自加热聚合物锂离子二次电池，由N组电芯极组1层叠后在最外层电芯极组1外面依次层叠一层聚酰亚胺微孔膜片2、导热金属箔片3、PTC发热膜片4构成电池芯，电池芯外侧包覆外壳5；电芯极组1包括正极片11、负极片12、聚偏氟乙烯(PVDF)涂层隔膜纸13，组合方式由上到下依次为正极片11、聚偏氟乙烯(PVDF)涂层隔膜纸13、负极片12、聚偏氟乙烯(PVDF)涂层隔膜纸13。其中，聚偏氟乙烯(PVDF)涂层隔膜纸13的截面呈带齿的波浪形，正极片11和负极片12位于聚偏氟乙烯(PVDF)涂层隔膜纸13的两侧。外壳5内注入电解液，经热聚合使电解液形成胶体电解质，电池芯内负极片12、正极片11粘贴于聚偏氟乙烯(PVDF)涂层隔膜纸13两侧，电池芯形成非液态的聚合物电芯。聚酰亚胺微孔膜片2将聚偏氟乙烯(PVDF)涂层隔膜纸13与导热金属箔片3隔开，聚酰亚胺微孔膜片2厚度为0.01mm—0.3mm，孔隙率为30％—65％，孔径是0.02um—0.2um，导热金属箔片3厚度为0.03mm—0.2mm的高导热率金属，导热金属箔片3可以为铜、镍、铝等。PTC发热膜片的负极耳焊接在一起，构成电池芯的负极耳6，N组电芯极组层叠后正极片11的极耳焊接在一起构成电池芯的正极耳7，PTC发热膜片的正极焊接极耳后形成PTC发热膜片的正极耳8。本技术的电池芯由正极片11、负极片12、聚偏氟乙烯(PVDF)涂层隔膜纸13、胶体电解质、聚酰亚胺微孔膜片2、导热金属箔片3、PTC发热膜片4及外壳5组成。凝胶态聚合物电池芯由负极片11、聚偏氟乙烯(PVDF)涂层隔膜纸13、正极片12层叠，注液后热聚合而成，电池芯形成非液态的聚合物电芯，改善电池的安全性能；在N组电芯极组层叠后在最外层电芯极外面依次层叠一层聚酰亚胺微孔膜片2、导热金属箔片3、PTC发热膜片4；PTC发热膜片正极耳8与外部负载形成通路或与电池的正极耳7导通时，PTC发热膜片4发热，通过导热金属箔片3将热量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高安全性自加热聚合物锂离子二次电池，其特征在于，由N组电芯极组层叠后在最外层电芯极组外面依次层叠一层聚酰亚胺微孔膜片、导热金属箔片、PTC发热膜片构成电池芯，电池芯外侧包覆外壳；电芯极组包括正极片、负极片、聚偏氟乙烯（PVDF)涂层隔膜纸，组合方式由上到下依次为正极片、聚偏氟乙烯（PVDF)涂层隔膜纸、负极片。

【技术特征摘要】
1.一种高安全性自加热聚合物锂离子二次电池，其特征在于，由N组电芯极组层叠后在最外层电芯极组外面依次层叠一层聚酰亚胺微孔膜片、导热金属箔片、PTC发热膜片构成电池芯，电池芯外侧包覆外壳；电芯极组包括正极片、负极片、聚偏氟乙烯（PVDF)涂层隔膜纸，组合方式由上到下依次为正极片、聚偏氟乙烯（PVDF)涂层隔膜纸、负极片。2.根据权利要求1所述的一种高安全性自加热聚合物锂离子二次电池，其特征在于，所述聚偏氟乙烯（PVDF)涂层隔膜纸的截面呈带齿的波浪形，正极片和负极片位于聚偏氟乙烯（PVDF)涂层隔膜纸的两侧。3.根据权利要求1或2所述的一种高安全性自加热聚合物锂离子二次电池，其特征在于，所述外壳内注入电解液，经热聚合使电解液形成胶体电解质，电池芯内负极片、正极片粘贴于聚偏氟乙烯（PVDF)涂层隔膜纸两侧，电池芯形成非液态的聚合物电芯。4.根据权利要求3所述的一种高安全性自加热聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：张守祥，
申请(专利权)人：江西迪比科股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江西,36